[發明專利]一種納米壓電陶瓷材料

在審

• 申請號: 201710664630.2
• 申請日: 2017-08-03
• 公開（公告）號: CN107500752A
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 劉玉潔
• 申請（專利權）人: 無錫南理工科技發展有限公司
• 主分類號: C04B35/468
• 分類號: C04B35/468;C04B35/622
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司32243
• 代理人: 胡定華

技術領域

本發明涉及化工材料技術領域，尤其涉及一種納米壓電陶瓷材料。

背景技術

壓電陶瓷能夠實現機械能與電能之間的相互轉換，利用壓電陶瓷制成的機電設備：如傳感器、換能器等已經被廣泛應用在了軍事、國防、醫療以及人類生產生活的各個領域。PZT基壓電陶瓷自從發現以來由于其優異的電學性能是應用最廣泛一類陶瓷材料。目前，在功率型超聲換能器中使用的主要是硬性摻雜的PZT 基陶瓷，這類陶瓷壓電應變常數d33偏低僅有230-330pC/N，嚴重影響了電能與機械能之間的轉換效率，另外該類材料的溫度穩定性差，導致換能器不適合在高溫環境下使用并且使用壽命短，無法滿足功率超聲對器件的要求，最終影響了功率超聲領域的發展。

因此，為了解決壓電陶瓷性能低、溫度穩定性差、使用壽命短等問題，需要開發一種高壓電性能高溫度穩定性的納米壓電陶瓷材料。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，提供一種高壓電性能高溫度穩定性的納米壓電陶瓷材料。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：該納米壓電陶瓷材料，組成重量配比：鈦酸鋇60-70份，氧化鋁10-20份，納米氧化鎂2-7份，三氧化二銻3-6份，二氧化鋯1-10份，聚碳硅烷1-6份，氟化鈉1-5份、氟硅酸鈉1-6 份、氧化鈰1-5份、廢玻璃1-5份、碳化硅1-5份。

可選地，鈦酸鋇62份，氧化鋁13份，納米氧化鎂3份，三氧化二銻4份，二氧化鋯5份，聚碳硅烷1份，氟化鈉2份、氟硅酸鈉3份、氧化鈰1份、廢玻璃3份、碳化硅3份。

本發明進一步改進在于，廢玻璃的成分按質量百分比計為：三氧化二鋁4％，三氧化二硼1％，氧化鈣1％，氧化鋅7.5％，氧化鋇2％，三氧化二納0.5％，氧化鉀3％，三氧化二鐵0.5％，余量為二氧化硅。

本發明還要解決的技術問題是，提供一種納米壓電陶瓷材料的制備方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：該納米壓電陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)前期準備：按成分配比稱重原材料，并除去配料中的顆粒雜質，待用；

(2)混合研磨：將步驟(1)中準備的原材料放入行星式球磨機中進行研磨，使粉體混合均勻，粒徑在100-500nm；

(3)預燒：將步驟(2)中研磨后的粉末放入馬弗爐中進行燒制，馬弗爐的溫度在1000-1500度，燒制12-24h；

(4)二次細磨：將步驟(3)中的燒制后的粉末再次放入行星式球磨機進行研磨，以無水乙醇為介質，使粉體的粒徑在50-100nm；

(5)造粒：將步驟(4)中經二次研磨后的粉末加入粘合劑，每100g加入3g 粘合劑，進行造粒；

(6)壓制成型：在壓力為220-300MPa時對坯料進行陶瓷坯成型；

(7)排塑：將步驟(6)的陶瓷坯放入馬弗爐中加熱排塑，排塑溫度為600-700 度，排塑時間為2-4h；

(8)燒結成型：將步驟(7)中經過排塑后的陶瓷坯放入通有氮氣的馬弗爐中進行燒結，燒結時間為5-10h，燒結溫度為1000-1600度，得到納米壓電陶瓷材料。

本發明進一步改進在于，所述步驟(5)中的粘合劑為質量濃度為5％的聚乙烯醇水溶液。

本發明進一步改進在于，所述球磨機為行星式球磨機。

本發明進一步改進在于，所述步驟(1)中的組份質量配比為：鈦酸鋇50-65 份，氧化鋁10-20份，納米氧化鎂2-7份，三氧化二銻3-6份，二氧化鋯1-10份，聚碳硅烷1-6份，氟化鈉1-5份、氟硅酸鈉1-6份、氧化鈰1-5份、廢玻璃1-5 份、碳化硅1-5份。

與現有技術相比，本發明具有的有益效果是：本發明的納米壓電陶瓷材料具有良好的穩定性和實用性，且具有高壓電性能高溫度穩定性，可廣泛應用于電池、超聲等等領域。

具體實施方式

為了加深對本發明的理解，下面將結合實施例對本發明做進一步詳細描述，該實施例僅用于解釋本發明，并不對本發明的保護范圍構成限定。

實施例1：該納米壓電陶瓷材料，其特征在于，組成重量配比：鈦酸鋇500g，氧化鋁100g，納米氧化鎂20g，三氧化二銻30g，二氧化鋯10g，聚碳硅烷60g 份，氟化鈉10g、氟硅酸鈉10g、氧化鈰10g、廢玻璃10g、碳化硅10g，其中廢玻璃的成分按質量百分比計為：三氧化二鋁4％，三氧化二硼1％，氧化鈣1％，氧化鋅7.5％，氧化鋇2％，三氧化二納0.5％，氧化鉀3％，三氧化二鐵0.5％，余量為二氧化硅。